薛峰(左一)与研发人员在实验室讨论默拉直流稳控方案。南瑞集团供图
万家灯火里有他执着的坚守,能源转型中有他奋斗的身影;作为一名电力人,他牢记保障国民经济发展和民生幸福的神圣使命;作为一名科研人,他坚守科技强国、科技报国的信念情怀。他是2023年度“央企楷模”、国家电网有限公司首席专家、南瑞集团有限公司首席专家、系统保护实验室主任薛峰。
构建中国独有、全球引领的电网时空协调安全防御系统,研发世界首套特高压交直流电网系统保护,建成世界上集群规模最大的系统级硬件在环实验验证平台……薛峰和所在的科研团队三十年如一日,以十年磨一剑的韧劲,以“一辈子办成一件事”的执着,深耕大电网安全稳定控制领域,铸就电网安全“决策大脑”,构建电力输送“安全卫士”。搞技术、攀高峰,抓创新、带队伍,薛峰带领的团队成为保障我国电网安全稳定运行的核心团队,攻克了一系列关键技术及诸多“卡脖子”难题,为保障我国电网安全稳定运行贡献力量。
沉下心来十年磨一剑
当好电网安全守护者
我国电网多年来保持安全稳定运行,其中一个很重要的原因,是拥有基于“三道防线”的故障防御体系和电网安全稳定控制系统。
如果把电网安全稳定控制系统比喻成人体,部署在调度控制中心的控制主站则如大脑,而安装在发电厂、变电站的控制装置就相当于四肢。遇到故障时,控制主站发出指令正确和控制装置执行指令精准、快速,就是电网安全稳定控制系统的关键工作。稳定控制系统365×24小时实时运行,要求100%可靠动作,是电网发展各阶段的全天候“安全卫士”。
1992年从上海交通大学毕业后,薛峰进入南瑞集团前身——能源部南京自动化研究所,从事电力系统暂态稳定量化分析研究。二十世纪八九十年代,我国电源建设、电网发展与经济发展的速度不匹配,停电时常发生。
“我最初的工作,主要是研究分析电网距离安全边界还有多远,从而及时调整电网运行状态。这就好比盲人在导盲犬的指引下可以提前避开障碍物并调整行走方向,这正是避免发生大停电的关键。”薛峰说。
深感责任重大的薛峰刻苦钻研专业技术。也正是在这一重大技术攻关过程中,薛峰发现自己专业知识和科研能力需要进一步提升。他选择了继续学习,在国内获得硕士学位后,又赴英国攻读博士学位。完成学业并在国外工作了一段时间后,2009年,薛峰义无反顾地回到祖国。伴随着我国电力事业的飞速发展,他深深感受到,只有扎根强大的祖国,他的专业知识才能发挥更大作用,创造更大价值。
当时,国内电网区域联网的格局已基本形成,特高压建设如火如荼。大规模“西电东送”、特高压输电和新能源的发展,实现了更大范围内的资源优化配置,同时也使得确保大电网安全稳定的难度不断加大。
2011年,薛峰参与风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发,牵头完成了大规模新能源发电并网集群协调控制框架设计工作。该系统研发成功后推广至甘肃、宁夏、河北和吉林等省份15个省级电网,覆盖了我国全部千万千瓦级风电光伏基地,改善了大规模风电、光伏基地并网控制与消纳难的状况。
“既然选择了做一件事,就要尽力做到最好。”正是怀着这样的信念和执着,薛峰在大电网安全稳定控制的技术攻坚路上滚石上山、爬坡过坎,在一次次突破中坚守着电网安全的高地。
矢志攻坚自立自强
勇攀电网技术高峰
“十二五”期间,特高压交直流电网快速发展,我国电网逐步发展成为世界上电压等级最高、规模最大、控制运行最复杂的交直流混联电网,交直流、送受端耦合,日趋复杂的大电网特性呼唤着电网安全稳定控制系统的升级。
2015年年底,国家电网公司战略性提出建设“特高压交直流电网系统保护”。
“系统保护目标是控制大电网安全运行风险,这是覆盖于特高压交直流电网上的一个综合二次控制系统,国内外尚无建设实例。”尽管在大电网安全领域已经身经百战,薛峰和团队在接手这项任务时仍感到不小的压力。
没有建设先例,意味着没有可借鉴的现成实例,需要全新的方法与视角。
搭建控制系统,意味着不只要从“点”上突破具体技术,更要从“面”上搭建系统保护的总体框架。刚开始,团队试图通过完善传统的常规控制方法让控制更精准和有效,可具体方案讨论了一轮又一轮,哪怕将传统的方法用到极致,还是解决不了多回特高压直流闭锁设防难、可用控制措施不足等问题。
2016年3月的一个晚上,系统保护方案编写组成员因为多次讨论未果,个个眉头紧锁。成员董希建回忆:“当时最痛苦的不是熬夜加班,而是没有头绪。”这时,薛峰打破了沉默:“既然传统方法不能全部适用,那就打破常规,继承、发展并重构一套新的控制系统。”这一下子就打开了系统保护的建设思路。
薛峰带领团队翻阅了国内外的大量资料,跨领域跨行业获取灵感,密集“迭代”新想法,终于按时完成了系统保护建设总体方案。2016年5月,方案通过了包括6位中国科学院院士、中国工程院院士在内的近20位资深专家的评审,获得高度认可。
“在具体制定稳定控制策略时,我们引入了风险量化的概念,协调优化各道防线的控制措施,力争形成既能保证大电网安全稳定又兼顾经济性的策略。”薛峰说。
不断从已知中汲取营养,不断向未知发起探索。从特高压系统保护总体方案的顶层设计,到各大分区电网系统保护方案的编制,再到系统研发,薛峰带领团队跨过了一个又一个难关。
系统保护理论上可行,更要经得起实践的检验。随着新能源并网规模逐步增大,特高压交直流电网快速发展,电网运行不确定性显著增加,电力系统故障特性、稳定机理以及系统保护接入后的控制效果等方面需要研究与验证。2017年,国家电网公司推动建设系统保护实验室,薛峰再次肩负重任,担任项目执行负责人。
实验室相当于构建了实际大电网逻辑映像系统,将一个跨区域多层级的电网系统在实验环境下进行功能保全、接入海量控制终端,任务十分艰巨。“这就像把大象装到冰箱里,并且要保证冰箱里还是大象,还能给大象做全方位的体检。”薛峰说。
从方案编制、专家论证、关键技术研发到可靠性评估,从出厂验收、工程验证、故障反演和现场装备运维,薛峰带领团队将实验室建成世界上集群规模最大的控制系统级硬件在环实验验证平台,在保障国家电网安全生产运行中发挥了重要作用。
目前,系统保护的安全防御范围已覆盖我国电网的90%,在关键核心装备上实现了完全自主可控,成为保障我国电网安全运行的“大国重器”。
坚持创新引领
推动电网安全标准走向世界
在巴基斯坦,由中国国家电网公司投资建设并运营的默拉直流输电项目推动当地实现“南电北输”。该项目首次在国际上采用±660千伏直流技术,并拥有完全自主知识产权。诸多中国元素中,安全稳定控制系统也是其中之一。这是我国大电网安全稳定控制技术“走出去”的案例之一。
“标准引领是国家和企业参与高质量竞争的重要标志,对于产品走向国际也是非常重要的认同。掌握了话语权,竞争时才能有制高点。”持续开展技术攻关的同时,薛峰将目标放得更长远,将眼光投向了国际标准。
薛峰将工作方向设定在向世界上成立最早的、标准权威性获世界公认的国际性电工标准化机构——国际电工委员会(IEC)申报筹建专门的电网稳定控制技术委员会。2013年起,薛峰带领团队开展了漫长而艰难的IEC技术委员会申报之路。
2020年2月,历经8年不懈努力,薛峰发起促成IEC互联电力系统网络管理分技术委员会(SC8C)落户中国,并担任秘书长。IEC/SC8C研究范围涵盖电力系统可靠性、安全性、稳定性和韧性领域,致力于互联电力系统规划、设计、运行、控制和市场接入等相关技术及装备标准的制修订和推广应用。从此,我国电力运行控制领域专家开展国际标准研制工作有了更大的舞台。
2023年3月,IEC/SC8C分委会主导发布了《电力系统稳定控制框架设计导则》(IEC TS 63384-1)。这是中国主导研制、世界范围内首次发布的IEC稳定控制框架性国际标准,实现了电网安全稳定控制领域“中国方案”上升为国际共识,在国际舞台上发出“中国声音”。
“用心才能创新,竞争才能发展。”秉承着这样的信条,薛峰在创新路上不断求索,持续输出创新成果,也带出一支有能力、敢创新、有情怀的学习型团队。
学术上严谨,做人上宽容,是薛峰带团队的风格。进入薛峰团队超过10年的侯玉强始终记得薛峰的话——“我们不是对产品负责,而是对电网安全负责。”作为国家电网系统保护实验室的建设者之一,侯玉强将“精益求精”作为行事的第一准则。
“我们团队的氛围是对待科研工作一丝不苟,但遇到实际困难也不过于苛责,这给了大家很大的信心和底气。”从推动系统保护实验验证自动化、标准化,到迈向智能化,侯玉强深感责任重大。“我们学了电力专业,掌握了这门技术,就有责任把这件事做到最好。”在薛峰带领下,团队成员认真对待每一份实验报告,对系统保护运行可靠性各个环节严格把控,将系统运行风险防控在源头阶段,不仅推动了电网安全水平的提升,也带动了产业链上的相关企业不断提升电网装备研制水平和市场竞争力。
作为团队带头人,薛峰在大家眼中更像老师和兄长。团队成员常康说:“他就像个严格又和蔼的老师,工作中遇到了任何困难和问题,他会主动和你一起剖析原因,把正确的方法教给你。”
薛峰会定期组织团队开展专题技术研讨,在科研思路、技术攻关、业务拓展、个人成长等方面给予团队成员指导。“团队高学历技术人才较多,思想活跃、渴望成长,我们坚持‘一人一策’,根据他们的特点加以引导,创建各类平台激励他们创新创效,帮助他们更好实现自我价值。”薛峰说。
如今,薛峰带领团队正围绕新型电力系统构建研发新一代自适应停电防御系统,开展电力系统主动支撑能源转型、碳达峰与碳中和路径优化研究,着手碳管理系统研发和应用。
面对电网安全形势纷繁复杂的变化,这支电力安全团队紧紧跟随,在新的领域探索未知。他们还有很多目标要实现,而这份对于安全的责任与坚守,如同灯塔照亮逐梦前行的路,激励着大家解决一个个难题,在电网安全控制领域取得更多技术突破和应用成果,更好守护万家灯火。
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